CN113916775B - 一种高辨识度漫反射靶 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光学系统瞄准，公开了一种高辨识度漫反射靶，包括靶安装件，靶安装件上设有平面靶，平面靶的靶面为漫反射面。本发明的有益效果：在不同的角度下观察，高反射率发光区域的中心无偏差；采用双轮廓平面靶，在激光照射下具有高辨识度，避免了误判的情况；易于制作，可直接利用A4纸打印靶面图案，手工裁剪即成。

Description

一种高辨识度漫反射靶
技术领域
本发明属于光学系统瞄准，具体为一种高辨识度漫反射靶。
背景技术
在惯性约束聚变相关的大型激光装置上，光学诊断系统的装调与瞄准多采用金属球靶加激光照明的方式(Hang Zhao,et al.Implementation of ultraviolet Thomsonscattering on SG-III laser facility.Rev.Sci.Instrum.89:093505(2018).)。具体而言，首先在靶室中心支上直径百微米量级的金属球靶，然后将照明激光束引至靶点照亮该金属球，最后通过光学诊断系统来观测金属球发光的图像，并以之为基准来调整光学诊断系统的光路和视场。以光学汤姆逊散射诊断系统为例，在典型的条件下，其光程可达数米，而诊断视场的定位精度需达到几十微米(视场光阑的尺度在百微米量级)，要求极高。此外，对于多角度联合测量，还需要满足“同视场”的要求，即各个角度的诊断视场需对准同一目标区域。
但现有技术存在以下不足：
1、金属球靶在激光照射下发光不均匀，球表面存在镜面反射形成的局部亮斑。在不同的角度下观察，亮斑位置会产生不同程度的偏移，不利于多角度光学测量系统实现“同视场”的瞄准(见图1)。
2、金属球靶在激光照射下形成不规则的小亮斑，辨识度不高。在部分情况下，激光可能并没有打在靶球上，而是打在靶杆上形成亮斑，此时可能造成误判，使得瞄准偏离。
3、金属球靶在激光照射下，不同角度观测到的发光形状不规则(见图2)，难以将像的大小与成像系统的放大倍率关联起来。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种高辨识度漫反射靶，解决了现有金属球靶偏移、辨识度不高、发光不规则的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种高辨识度漫反射靶，包括靶安装件，靶安装件上设有平面靶，平面靶的靶面为漫反射面。采用漫反射平面靶，在激光照射下发光均匀，在不同的角度下观察，高反射率发光区域的中心无偏差，可实现多角度“同视场”瞄准。
进一步的，所述的靶安装件为靶杆，靶杆上设有平面靶。靶杆用于平面靶的悬挑支撑，此外在观测时，靶杆还能够用于判断位置成像关系。
进一步的，所述的平面靶贴在靶安装件上，方便操作，制作简单。
进一步的，所述的平面靶为纸片，成本低易于制作，同时能够满足精度要求，方便裁切。
进一步的，所述的靶面上设有外轮廓和内轮廓，外轮廓与内轮廓之间、内轮廓以内两个区域中的一个为低反射率区，另一个为高反射率区。双轮廓的靶面能够形成具有层次的图像，在激光照射下具有高辨识度，避免了误判的情况。
进一步的，所述的外轮廓与内轮廓之间为低反射率区，内轮廓以内为高反射率区，从而形成内亮外暗的具有层次的图像。
进一步的，所述的低反射率区为黑色，高反射率区为白色，通过颜色不同实现反射率的不同。
进一步的，所述的外轮廓和内轮廓为不同形状，以方便观察判断不同反射率区形成不同形状的图像。
进一步的，所述的外轮廓和内轮廓中的一个为圆形，通过圆形能够将像的大小与成像系统的放大倍率关联起来。
进一步的，所述的内轮廓为圆形，外轮廓为方形，方便高反射率区的勾画成形，方便裁切操作。
本发明的有益效果：
1、在不同的角度下观察，高反射率发光区域的中心无偏差。
2、采用双轮廓平面靶，在激光照射下具有高辨识度，避免了误判的情况。
3、易于制作，可直接利用A4纸打印靶面图案，手工裁剪即成。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
附图说明
图1是现有技术方案采用金属球靶瞄准，不同角度观测发光亮区存在偏移示意图。
图2是现有技术方案采用金属球靶瞄准，受照明方式的限制，观测到像的形状不规则示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明的结构立体图。
图5是本发明在光学成像系统在线瞄准结果示意图。
图6是本发明在不同的角度下观察，高反射率发光区域的中心无偏差示意图。
图7是本发明判断成像关系示意图。
图中：1-外轮廓，2-内轮廓，3-靶杆，4-高反射率区，5-低反射率区。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图3和4所示，一种高辨识度漫反射靶，包括作为靶安装件的靶杆3，采用平面靶贴于靶杆3上，靶面为漫反射面(通常采用纸片制作)。靶面具有内、外双轮廓，其中外轮廓1为方形，内轮廓2为圆形，外轮廓尺寸在1mm左右。内轮廓以内为高反射率区4(留白)，内外轮廓之间为低反射率区5(涂黑)。在激光照明下，靶面呈现出内圆外方的图像。如图5所示，通过光学诊断系统拍摄的靶图像，可见轮廓清晰，辨识度高。
本实施例的特点：
1、靶型为平面漫反射靶，包括但不限于纸片靶。
2、靶面具有双轮廓，其中之一为圆。本实施例展示的内圆外方，实际上反过来也行，另外一个轮阔也不一定要选方的，只是方的比较容易裁剪。
3、两种轮阔的区域具有不同的反射率，且差异越显著越好(即具有高对比度，图示中圆内部保留白色，圆轮阔和方轮阔之间涂黑)。
4、由靶杆、内轮廓、外轮廓三者组成的图像不具有对称性，可用于确认成像关系(正像或倒像，镜像或非镜像)。
本实施例的技术优点：
1、现有技术采用金属球靶，在激光照射下发光不均匀，球表面存在镜面反射形成的局部亮斑。在不同的角度下观察，亮斑位置会产生不同程度的偏移，不利于多角度光学测量系统实现“同视场”的瞄准，如图1所示。本申请提案采用漫反射平面靶(纸片靶)，在激光照射下发光均匀。在不同的角度下观察，高反射率发光区域的中心无偏差，可实现多角度“同视场”瞄准，如图6所示。
2、现有技术采用金属球靶，在激光照射下形成不规则的小亮斑。在部分情况下，激光可能并没有打在靶球上，而是打在靶杆上形成亮斑，此时可能造成误判，使得瞄准偏离。本申请提案采用双轮廓平面靶，在激光照射下具有高辨识度，避免了误判的情况。此外，通过靶杆与双轮廓像的几何关系可以迅速地判断成像系统的“正像”、“倒像”以及“镜像”等关系，可为光路瞄准的调节提供便捷的参考，还可以辅助校验光路中的透镜、反射镜等元件是否满足设计的成像关系(见图7)。
3、现有技术采用金属球靶，在激光照射下，不同角度观测到的发光形状不规则，难以将像的大小与成像系统的放大倍率关联起来。本申请提案采用平面靶，内轮廓为圆形，在不同视角下的投影均为椭圆；并且，在给定的视角上，总存在这样一条直径，其投影对应椭圆的长轴，且长度不发生变化。因此，可以通过比对“像椭圆”的长轴与“靶面圆”的直径来校验光学成像系统的放大倍率(见图7)。
4、相比现有技术，本申请提案采用的双轮廓平面靶易于制作。可直接利用A4纸打印靶面图案，手工裁剪即成。1200dpi的打印精度对应约20微米的像元大小，可满足小于30微米的高精度瞄准需求。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高辨识度漫反射靶，包括靶安装件，其特征在于：所述的靶安装件上设有平面靶，平面靶的靶面为漫反射面；
所述的靶安装件为靶杆（3），靶杆（3）上设有平面靶；
所述的靶面上设有外轮廓（1）和内轮廓（2），外轮廓（1）与内轮廓（2）之间、内轮廓（2）以内两个区域中的一个为低反射率区（5），另一个为高反射率区（4）；
所述的内轮廓（2）为圆形，外轮廓（1）为方形；
内轮廓圆形的直径小于外轮廓方形边长。
2.根据权利要求1所述的高辨识度漫反射靶，其特征在于：所述的平面靶贴在靶安装件上。
3.根据权利要求1所述的高辨识度漫反射靶，其特征在于：所述的平面靶为纸片。
4.根据权利要求1所述的高辨识度漫反射靶，其特征在于：所述的外轮廓（1）与内轮廓（2）之间为低反射率区（5），内轮廓（2）以内为高反射率区（4）。
5.根据权利要求1或4所述的高辨识度漫反射靶，其特征在于：所述的低反射率区（5）为黑色，高反射率区（4）为白色。
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